(57)【要約】【課題】反応で生成する副生成物を単離しなくても、また、その生成量が微量であっても、当該副生成物の化学構造を提案することができる方法等を提供すること。【解決手段】一または二以上の化合物の化学構造式および前記化合物が反応する際の反応条件を入力するステップと、反応ルールデータベースに基づき、入力された前記化合物が反応して生成すると予測される予測生成物の化学構造式を作成するステップと、前記予測生成物の化学構造式からそれぞれの予測生成物の分子量を算出するステップと、前記一または二以上の化合物が反応して生成した構造不明の化合物の分子量を入力するステップと、前記算出された予測生成物の分子量と構造不明の化合物の分子量とを比較し、構造不明の化合物の分子量と一致する分子量をもつ予測生成物をピックアップするステップと、分子量が一致した予測生成物の化学構造式を表示するステップとを含むことを特徴とする化合物の構造提案方法。【選択図】図１
2005222275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一または二以上の化合物の化学構造式および前記化合物が反応する際の反応条件を入力するステップと、
反応ルールデータベースに基づき、入力された前記化合物が反応して生成すると予測される予測生成物の化学構造式を作成するステップと、
前記予測生成物の化学構造式からそれぞれの予測生成物の分子量を算出するステップと、
前記一または二以上の化合物が反応して生成した構造不明の化合物の分子量を入力するステップと、
前記算出された予測生成物の分子量と構造不明の化合物の分子量とを比較し、構造不明の化合物の分子量と一致する分子量をもつ予測生成物をピックアップするステップと、
分子量が一致した予測生成物の化学構造式を表示するステップとを含むことを特徴とする化合物の構造提案方法。
【請求項２】
一または二以上の化合物の化学構造式、前記化合物が反応する際の反応条件および前記化合物が反応して生成した構造不明の化合物の分子量を入力する入力手段と、
反応ルールデータベースに基づき、入力された前記化合物が反応して生成すると予測される予測生成物の化学構造式を作成する構造式作成手段と、
前記予測生成物の化学構造式からそれぞれの予測生成物の分子量を算出する分子量算出手段と、
前記算出された予測生成物の分子量と構造不明の化合物の分子量とを比較し、構造不明の化合物の分子量と一致する分子量をもつ予測生成物をピックアップする比較抽出手段と、
分子量が一致した予測生成物の化学構造式を表示する表示手段とを含むことを特徴とする化合物の構造提案システム。
【請求項３】
コンピュータを、
一または二以上の化合物の化学構造式、前記化合物が反応する際の反応条件および前記化合物が反応して生成した構造不明の化合物の分子量を入力する入力手段と、
反応ルールデータベースに基づき、入力された前記化合物が反応して生成すると予測される予測生成物の化学構造式を作成する構造式作成手段と、
前記予測生成物の化学構造式からそれぞれの予測生成物の分子量を算出する分子量算出手段と、
前記算出された予測生成物の分子量と構造不明の化合物の分子量とを比較し、構造不明の化合物の分子量と一致する分子量を持つ予測生成物をピックアップする比較抽出手段と、
分子量が一致した予測生成物の化学構造式を表示する表示手段として機能させるための化合物の構造提案プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物の構造提案方法、構造提案システムおよび構造提案プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
化学反応においては、多くの場合、目的化合物以外に、種々の化合物が副生するが、かかる副生化合物の構造は、例えばその反応の最適な反応条件、反応機構、目的化合物の精製方法等を検討する上で、重要な情報の一つであり、また目的化合物の品質設計の面でも重要であった。かかる副生化合物の構造の同定方法としては、例えば、副生化合物を、反応液等から単離し、例えば核磁気共鳴装置を用いてスペクトルを測定し、該スペクトルをもとに、副生化合物の構造を同定する方法があるが、副生化合物の単離操作にはかなりの労力を有し、また、副生化合物の生成量が微量である場合や、副生化合物が不安定である場合には、副生化合物の単離自体が困難であるという問題があった。
【０００３】
一方で、副生化合物を含む反応液等をガスクロマトグラフィー質量分析装置等の質量分析装置で分析することにより、副生化合物の分子量についての情報は比較的容易に取得できるようになっている。質量分析装置によっては既知化合物の分子量データベースが付属されているため、前記副生化合物が既知化合物の場合は、容易にその構造が提案できるときもあるが、副生化合物が新規化合物の場合には、その構造を提案することができず、副生化合物が新規な化合物であっても、前記副生化合物の分子量についての情報をもとに、容易に前記副生化合物の構造を提案する方法やシステムはこれまで知られていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような状況のもと、本発明者らは、副生化合物が新規な化合物であっても、その構造が提案可能であり、かかる副生化合物を単離することなく、また、その生成量が微量の場合でも、当該副生成物の構造を提案することができる方法およびシステムを開発すべく検討したところ、ガスクロマトグラフィー質量分析装置等の質量分析装置を用いることにより容易に取得可能な分子量についての情報と、ＣＡＭＥＯ等の反応予測システムとを組み合わせることにより、副生成物を単離することなく、容易に、副生成物の構造を提案できることを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明は、
１．一または二以上の化合物の化学構造式および前記化合物が反応する際の反応条件を入力するステップと、反応ルールデータベースに基づき、入力された前記化合物が反応して生成すると予測される予測生成物の化学構造式を作成するステップと、前記予測生成物の化学構造式からそれぞれの予測生成物の分子量を算出するステップと、前記一または二以上の化合物が反応して生成した構造不明の化合物の分子量を入力するステップと、前記算出された予測生成物の分子量と構造不明の化合物の分子量とを比較し、構造不明の化合物の分子量と一致する分子量をもつ予測生成物をピックアップするステップと、分子量が一致した予測生成物の化学構造式を表示するステップとを含むことを特徴とする化合物の構造提案方法；
２．一または二以上の化合物の化学構造式、前記化合物が反応する際の反応条件および前記化合物が反応して生成した構造不明の化合物の分子量を入力する入力手段と、反応ルールデータベースに基づき、入力された前記化合物が反応して生成すると予測される予測生成物の化学構造式を作成する構造式作成手段と、前記予測生成物の化学構造式からそれぞれの予測生成物の分子量を算出する分子量算出手段と、前記算出された予測生成物の分子量と構造不明の化合物の分子量とを比較し、構造不明の化合物の分子量と一致する分子量をもつ予測生成物をピックアップする比較抽出手段と、分子量が一致した予測生成物の化学構造式を表示する表示手段とを含むことを特徴とする化合物の構造提案システム；
３．コンピュータを、
一または二以上の化合物の化学構造式、前記化合物が反応する際の反応条件および前記化合物が反応して生成した構造不明の化合物の分子量を入力する入力手段と、
反応ルールデータベースに基づき、入力された前記化合物が反応して生成すると予測される予測生成物の化学構造式を作成する構造式作成手段と、
前記予測生成物の化学構造式からそれぞれの予測生成物の分子量を算出する分子量算出手段と、
前記算出された予測生成物の分子量と構造不明の化合物の分子量とを比較し、構造不明の化合物の分子量と一致する分子量を持つ予測生成物をピックアップする比較抽出手段と、
分子量が一致した予測生成物の化学構造式を表示する表示手段として機能させるための化合物の構造提案プログラムを提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、副生化合物が新規な化合物であっても、その構造が提案可能であり、副生化合物を単離する必要がなく、より容易に、また早く副生化合物の構造を把握することができる。また、副生化合物の生成量が微量であっても、その構造を提案できることから、より多くの副生化合物の情報を得ることができ、反応機構の解明、反応の最適条件探索等をより有利に進めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。図１に、本発明の化合物の構造提案方法のフロー図を、図２に、本発明の化合物の構造提案システムの一例の概略構成を機能的に示した図を示した。また、図３〜図８に、ベンジルアミンと４−ブロモ−３−オキソブタン酸メチルとの反応において副生した副生物の構造を同定するための各ステップの入力例等を示した。
【０００８】
本発明の方法は、一または二以上の化合物の化学構造式および当該化合物が反応する際の反応条件を入力するステップ（以下、ステップａと略記する。）と、反応ルールデータベースに基づき、入力された化合物が反応して生成すると予測される予測生成物の化学構造式を作成するステップ（以下、ステップｂと略記する。）と、前記予測生成物の化学構造式からそれぞれの予測生成物の分子量を算出するステップ（以下、ステップｃと略記する。）と、構造不明の化合物の分子量を入力するステップ（以下、ステップｄと略記する。）と、前記算出された予測生成物の分子量と構造不明の化合物の分子量とを比較し、構造不明の化合物の分子量と一致する分子量をもつ予測生成物をピックアップするステップ（以下、ステップｅと略記する。）と、分子量が一致した予測生成物の化学構造式を表示するステップ（以下、ステップｆと略記する。）とを含むことを特徴とする化合物の構造提案方法であり、また、本発明の化合物の構造提案システムは、一または二以上の化合物の化学構造式、前記化合物が反応する際の反応条件および前記化合物が反応して生成した構造不明の化合物の分子量を入力する入力手段１と、反応ルールデータベースに基づき、入力された前記化合物が反応して生成すると予測される予測生成物の化学構造式を作成する構造式作成手段２と、前記予測生成物の化学構造式からそれぞれの予測生成物の分子量を算出する分子量算出手段３と、前記算出された予測生成物の分子量と構造不明の化合物の分子量とを比較し、構造不明の化合物の分子量と一致する分子量をもつ予測生成物をピックアップする比較抽出手段４と、分子量が一致した予測生成物の化学構造式を表示する表示手段５とを含むことを特徴とする化合物の構造提案システムである。
【０００９】
まず、ステップａについて説明する（図１  Ｓ１）。ステップａは、前記のとおり、一または二以上の化合物の化学構造式および前記化合物が反応する際の反応条件を入力するステップである。反応条件としては、例えば反応温度、化合物の使用量、溶媒、触媒の使用有無、触媒を使用する場合はその触媒とその使用量、添加物の使用有無、添加物を使用する場合はその添加物とその使用量、前記化合物が反応して目的化合物を生成するときの該反応の種類等が挙げられる。かかる反応条件のうち、どの条件を入力するかは、後述する構造式作成手段に応じて、適宜選択すればよい。また、前記化合物が反応して得られる目的化合物と前記化合物が反応する場合や、前記目的化合物同士が反応する場合や、前記目的化合物が反応中に分解反応を起こす場合もあるため、前記目的化合物の化学構造式も入力することが好ましい。かかる化学構造式や反応条件は、入力手段１により入力され、通常記憶手段６に記憶される。入力手段としては、例えばキーボード、マウス等の化学構造式や反応条件が入力可能なものが挙げられる。化学構造式および反応条件の入力が完了すれば、次ステップｂに進む。図３に、その入力例として、ベンジルアミンと４−ブロモ−３−オキソブタン酸メチルとの反応の副生成物（分子量は３９２）の化学構造を同定するため、これら二つの化合物と目的化合物であるＮ−ベンジルピロリジン−２，４−ジオンを入力した例を示した。
【００１０】
ステップｂは、前記のとおり、反応ルールデータベースに基づき、入力された化合物が入力された反応条件のもとで反応して生成すると予測される予測生成物の化学構造式を作成するステップ（図１  Ｓ２）であり、構造式作成手段２により実施される。かかる構造式作成手段としては、通常反応予測システムが用いられる。反応予測システムとしては、例えばＪｏｒｇｅｎｓｅｎらによるＣＡＭＥＯ、ＧａｓｔｅｉｇｅｒらによるＥＲＯＳ６．０、佐藤らによるＳＯＰＨＩＡ等（例えば丸善株式会社発行，国立情報学研究所監修，情報学シリーズ７  化学情報学−化学反応の系図と反応予測−，１７〜５６頁等）の反応ルールデータベースに基づき、入力された原料と反応条件をもとに、生成すると予測される化合物を作成するシステムが挙げられる。なお、ここでいう反応ルールデータベースは、反応予測システムが使用するデータベースであって、例えばＣＡＭＥＯの場合には、反応中間体によって分類した反応カテゴリーそれぞれについて反応機構を解析した結果である反応ルールデータベース、ＥＲＯＳ６．０の場合は、個々の反応タイプごとに化学反応を整理した化学反応データベースから自動的に誘導した化学反応ルール（知識ベース）、ＳＯＰＨＩＡの場合には、反応部位周りの原子と結合のトポロジカルな分子構造特徴で表現された化学反応知識ベース等が相当する。
【００１１】
かかる反応ルールデータベースに基づいて、前記ステップａで入力された化合物や反応条件をもとに、構造式作成手段２により、生成すると予測される化合物の化学構造式が作成される。かかる構造式作成手段２により、入力された一または二以上の化合物同士が反応した場合だけでなく、前記化合物と目的化合物とが反応した場合、目的化合物同士が反応した場合、反応中間体と前記化合物とが反応した場合、前記中間体と前記目的化合物とが反応した場合、触媒や添加物や溶媒と前記化合物、前記反応中間体、前記目的化合物等とが反応した場合等の起こり得る反応の全てにおいて、生成すると予測される予測生成物の化学構造式が作成される。作成された予測生成物の化学構造式は、通常ＩＤ番号が付与され、前記ＩＤ番号と化学構造式とが結び付けられ、記憶手段６に記憶され、通常後述する表示手段５により表示可能となっている。すべての予測生成物の化学構造式が作成されれば、次ステップｃに進む。図４に、反応予測システムとして、ＣＡＭＥＯを用いた場合の入力例を、図５に、ＣＡＭＥＯにより生成された予測生成物の一部の化学構造式を示した。かかる図４は、図３で示したベンジルアミンと４−ブロモ−３−オキソブタン酸メチルとが反応する際の反応条件を入力したものであり、反応の種類として、ヘテロ環反応（Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ）を入力し、反応温度、溶媒種等が入力されている。図６に、作成された予測生成物のＩＤ番号の一覧を、樹形図として示した。各ＩＤ番号と化学構造式が結び付けられており、ＩＤ番号を選択すると、そのＩＤ番号に対応した化学構造式が表示される。図６は、約５０の予測生成物が作成されたことを示している。
【００１２】
ステップｃは、前記予測生成物の化学構造式からそれぞれの予測生成物の分子量を算出するステップ（図１  Ｓ３）である。前記ステップｂにおいて作成された全ての予測生成物の化学構造式に基づき、分子量算出手段３により、各予測生成物の分子式が作成され、各原子の質量数をもとに、その分子量が算出される。通常予測生成物の化学構造式をもとに、その分子式が作成され、該分子式と原子の質量数データベースに基づき、分子量が算出される。算出された分子量や分子式は、通常ＩＤ番号もしくは化学構造式と結び付けられ、記憶手段６に記憶され、化学構造式と合わせて表示手段５により表示可能となっている。全ての予測生成物について、その分子量が算出されれば、次ステップｄに進む。図７に、図５に示した予測生成物のうちの一つについて、算出された分子量を表示した例を示した。
【００１３】
ステップｄは、構造不明の化合物の分子量を入力するステップである（図１  Ｓ４）。構造不明の化合物について、別途ガスクロマトグラフィー質量分析装置、液体クロマトグラフィー質量分析装置等の質量分析装置により測定を行い、得られた分子量を、入力手段１により、入力する。なお、かかるステップｄは、前記ステップｃの後に行ってもよいし、前記ステップａの前あるいは後に行ってもよい。構造不明の化合物の分子量が入力されれば、次ステップｅに進む。図３で示したベンジルアミンと４−ブロモ−３−オキソブタン酸メチルとの反応における構造不明の化合物の場合、その分子量は３９２であるので、３９２が入力される。
【００１４】
ステップｅは、前記ステップｃで算出された予測生成物の分子量と前記ステップｄで入力された構造不明の化合物の分子量とを比較し、構造不明の化合物の分子量と一致する分子量をもつ予測生成物をピックアップするステップ（図１  Ｓ５）である。前記ステップｃで算出された予測生成物の分子量と前記ステップｄで入力された構造不明の化合物の分子量とが、比較抽出手段４により比較され、構造不明の化合物の分子量に一致した分子量をもつ予測生成物がピックアップされる。ピックアップされた予測生成物は、そのＩＤ番号とともに、記憶手段６に記憶される。この場合、例えば予測生成物のそれぞれの分子量と構造不明の化合物の分子量を個別に突き合わせることにより比較してもよいし、予測生成物の分子量を構造不明の化合物の分子量でスキャンし、一致する分子量をもつ予測生成物をピックアップしてもよい。全ての予測生成物の分子量と構造不明の化合物の分子量が比較され、一致する分子量をもつ予測生成物をピックアップされれば（図１  Ｓ６）、次ステップｆに進む。
【００１５】
ステップｆは、前記ステップｅでピックアップされた予測生成物の化学構造式を表示するステップ（図１  Ｓ８）であり、前記化学構造式が表示手段５により表示される。表示手段５としては、例えばディスプレイ、プリンタ等が挙げられる。図８に、ピックアップされた分子量３９２の予測生成物（ＩＤ番号２８）の化学構造式を示した。この結果から、構造不明の化合物は、Ｎ−ベンジル−２−ヒドロキシ−４−［（ベンジル）（３−メトキシカルボニル−２−オキソプロピル）アミノ］ピロールであると推定される。
【００１６】
また、前記一または二以上の化合物の化学構造式、前記化合物が反応する際の反応条件および前記化合物が反応して生成した構造不明の化合物の分子量を入力する入力手段と、反応ルールデータベースに基づき、入力された前記化合物が反応して生成すると予測される予測生成物の化学構造式を作成する構造式作成手段と、前記予測生成物の化学構造式からそれぞれの予測生成物の分子量を算出する分子量算出手段と、前記算出された予測生成物の分子量と構造不明の化合物の分子量とを比較する比較手段と、分子量が一致した予測生成物の化学構造式を表示する表示手段とをコンピュータシステムにより実現する処理プログラムとして備えることもできる。かかる処理プログラムは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録し、コンピュータシステムにロードして起動して用いてもよいし、ネットワークを介してロードして起動してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の化合物の構造提案方法のフロー図である。
【図２】本発明の化合物の構造提案システムの一例の概略構成を機能的に示した図である。
【図３】ベンジルアミンと４−ブロモ−３−オキソブタン酸メチルと、目的化合物であるＮ−ベンジルピロリジン−２，４−ジオンを入力した例を示した図である。
【図４】反応予測システムとして、ＣＡＭＥＯを用いた場合の反応条件等の入力例を示した図である。
【図５】ＣＡＭＥＯにより生成された予測生成物の一部の化学構造式を示した図である。
【図６】作成された予測生成物の一覧（ＩＤ番号）の樹形図を示した図である。
【図７】図５に示した予測生成物のうちの一つについて、算出された分子量をその化学構造式とともに表示した図である。
【図８】ピックアップされた予測生成物の化学構造式を示した図である。
【符号の説明】
【００１８】
１・・入力手段、２・・構造式作成手段、３・・分子量算出手段、４・・比較手段、５・・表示手段、６・・記憶手段
【図１】
2005222275.tif 000003
【図２】
2005222275.tif 000004
【図３】
2005222275.tif 000005
【図４】
2005222275.tif 000006
【図５】
2005222275.tif 000007
【図６】
2005222275.tif 000008
【図７】
2005222275.tif 000009
【図８】
2005222275.tif 000010